一种应用射频识别技术的喷雾系统及喷雾方法与流程

本发明属于采煤降尘技术领域，尤其是涉及一种应用射频识别技术的喷雾系统及喷雾方法。

背景技术：

煤炭在我国经济发展具有重要的战略地位，是我国的能源主体，尽管我国是煤炭生产大国，可是我国的综采工作面自动化控制程度并不高。在机械化采煤中，割煤时的产尘量占整个工作面产尘量的60％左右，而其产生的煤尘浓度甚至高达3000～5000mg/m³。高浓度的煤尘危害现场工人的身体健康，也给矿井安全带来严重的事故隐患。要实现跟机自动喷雾，液压支架与采煤机的联动控制是必须解决的关键技术，而其核心技术就是采煤机的精确定位。

目前，在实际的煤矿生产中，运用最广泛的红外定位法，普遍做法是在采煤机上安装1个至3个红外发射装置，在工作面若干个液压支架上安装若干个红外接收装置，通过接收红外信号最终确定采煤机位置。但红外线仅能视距传输、传播距离较近，在传输过程中，易于受物体或墙体阻隔，且综采工作面工况复杂，红外接收装置难以确保固定的安装位置，不便于确定坐标原点，易受煤尘遮挡，且随着采煤底板曲线以及煤壁曲线的变化、液压支架间距不断变化，最终导致这种红外定位方法误差较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种应用射频识别技术的喷雾系统及喷雾方法，以实现对采煤机位置精准定位，实现跟机自动喷雾功能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种应用射频识别技术的喷雾系统，包括服务器，及每一个液压支架上设置的一控制器，及煤机上设置的射频发射器；

所述控制器和服务器无线连接；

所述控制器接收射频发射器的定位信号，同时，该控制器向射频发射器传递反馈信号；

每一个液压支架还设置有电磁阀驱动器及喷雾组件，喷雾组件包括分供水管路，及该分供水管路上设置的若干个喷嘴，及每一个喷嘴上设置的喷雾阀，所述电磁阀驱动器和其对应液压支架的控制器电连接，同时，该电磁阀阀驱动器和喷雾阀电连接。

进一步的，所述射频发射器为rfid发射器。

进一步的，所述射频发射器天线为全向高增益天线。

进一步的，所述煤机还设有红外线发射器，液压支架上的控制器接收该红外线发射器发射信号。

进一步的，所述射频发射器为功率自动调整射频发射器。

相对于现有技术，本发明所述的一种应用射频识别技术的喷雾系统具有以下优势：

(1)通过将支架控制器作为无线接收装置使用，有效解决了红外接收装置安装位置难以固定、易受粉尘遮挡、易受工况影响等问题，同时节约了成本。

(2)通过采用临近定位法，可以相对准确的确定采煤机位置，提高了定位的可靠性。

一种应用该喷雾系统的喷雾方法，包括以下步骤：

(1)、射频发射器按设定时间间隔向外发射定位信号；

(2)、液压支架控制器实时接收射频发射器发射的定位信号，在同一个时间间隔内，所有接收到定位信号的控制器，统计各自接收定位信号次数及强度，并将该统计数据分别实时上报给服务器；

(3)、服务器接收到各个液压支架控制器上报的实时数据，对该实时数据比较分析，最终确定该时段煤机相对于液压支架位置，并确定煤机运行方向，服务器将煤机位置及运行方向信息下发给液压支架的控制器；

(4)、根据煤矿巷道内风向，在服务器或液压支架控制器选定跟机喷雾的启动方向，根据巷道内风速在服务器或液压支架控制器上设定跟机喷雾距离、该跟机距离位置处进行喷雾作业液压支架的数量及喷雾时间，通过该距离位置处数个液压支架上各自的控制器控制其对应喷雾组件，实施喷雾降尘作业。

进一步的，在步骤(2)和(3)间，还包括步骤(2.5)：同一时间间隔内，所有接收到定位信号的控制器，对各自接收的定位信号次数以及强度进行统计后，实时反馈给射频发射器，射频发射器接收该反馈信息，并根据该反馈信息调整其发射功率，保证每一发射时刻其发射的定位信号同时由1－3个液压支架上的控制器接收。

进一步的，所述液压支架控制器数据处理流程为；

第一步：该控制器首先判断是否接收到射频反射器的定位信号；

第二步：该控制器对一定时间间隔内所接收的定位信号的次数以及强度进行统计，并将该统计数据实时上报给服务器；同时，该控制器将该统计数据信息反馈给射频发射器；

第三步：该控制器数据清零处理，然后返回该控制器数据处理流程中的第一步。

进一步的，所述射频发射器数据处理流程为：

第一步：射频发射器按设定的时间间隔发射无线定位信号；

第二步：实时接收控制器对在一定时间间隔内所接收定位信号次数以及强度统计的反馈信号；

第三步：射频发射器对所有接收到同一时间间隔内定位信号的控制器数量进行统计；

第四步：射频发射器根据反馈信号及数量统计数据对其发射功率作出相应调整，保证下一发射时刻射频发射器发射的定位信号同时由1－3个控制器接收。

进一步的，所述服务器数据处理流程为；

第一步；判断是否接受到液压支架控制器的实时上报数据，若在较长时间内没有接收到上报数据，表明采煤机为停止状态；若接收到该上报数据，服务器对该上报信号数据进行储存；

第二步：服务器判断该上报数据是否达到其设定的信号判定阈值，若该上报数据在该判定阈值范围外，则返回其第一步操作；若该上报数据值在该判定阈值范围内，服务器对同一时间间隔内所接收的各个控制器的上报数据分析比较，根据射频信号接收距离越近，接收的信号越强、次数越多原理查找出该时间间隔内接收次数最多、且发射功率最强的数据，并确定煤机相对液压支架的具体位置；

第三步；服务器判断该数据是否满足煤机位置移动的评判条件，若不符合该评判条件，服务器返回服务器数据处理流程第二步操作；

第四步：服务器根据当前时段煤机位置及上一时段煤机位置判断煤机是停止状态还是运行状态，并判断出其移动方向；

第五步：服务器将煤机位置及移动方向信号下发给液压支架上的控制器。

相对于现有技术，本发明所述的跟机喷雾方法具有以下优势：

(1)本喷雾方法利用了临近定位法原理，射频信号在距离较近的情况下接收能力较好，也就是射频发射器发射无线定位信号，越接近该射频发射器的控制器，其接收定信号位次数越多、且该信号强度越强，反之，距离越远接收能力越差，同时，由于射频信号不会受到粉尘、障碍物的影响，因此，通过移动有源标签发出的信号被多个控制器同时接收，则通过控制器接收的信号强度来确定移动标签的位置，通过该定位方法确定的位置信息精准可靠，进而为后续喷雾降尘做好准备，提高降尘效果。

(2)本喷雾方法中，对喷雾方向启动进行了设定，根据不同风向选用适宜的喷雾方向，提高跟机喷雾作业的降尘效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本实施例应用射频识别技术的喷雾系统示意图；

图2为本实施例应用该喷雾系统的喷雾系统各个设备功能说明示意图；

图3为本系统中内液压支架控制器数据处理流程图；

图4为本系统中射频发射器数据处理流程图；

图5为本系统中服务器数据处理流程图；

图6为实施例一跟机喷雾逻辑示意图；

图7为实施例二跟机喷雾逻辑示意图；

图8为实施例三跟机喷雾逻辑示意图；

图9为实施例四跟机喷雾逻辑示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1、2所示，一种应用射频识别技术的喷雾系统，包括服务器，及巷道内每一个液压支架上设置的一控制器，及煤机上设置的射频发射器，所述液压支架控制器和射频发射器间、控制器和液压支架服务器间分别无线连接；其中，射频发射器安装在煤机上，其随煤机一同移动，本实施例中，射频发射器优选为433mrfid发射器，该射频发射器按照一定时间间隔和强度发射无线定位信号，由于该射频发射器发射的无线定位信号不会受到巷道内粉尘、障碍物等影响，因此其定位信号真实可靠；液压支架上的控制器接收射频发射器发射的定位信号，控制器对该信号整理统计，控制器将该统计数据上报服务器，同时控制器将该统计数据反馈给射频发射器，服务器对该上报信号分析对比，判断出煤机相对于液压支架位置，例如煤机位于哪台液压支架处，同时服务器根据相邻两个时段内煤机位置，判断出煤机运行方向，服务器将煤机位置、及运行方向信息下发至所有液压支架的控制器。符合喷雾距离位置的液压支架控制器控制其对应液压支架上的喷雾组件进行喷雾降尘作业，由于每一个液压支架设置有电磁阀驱动器及喷雾组件，其中喷雾组件包括分供水管路，及该分供水管路上设置的若干个喷嘴，及每一个喷嘴上设置的喷雾阀，其中，分供水管路和巷道内总供水管路连通，喷雾阀和电磁阀驱动器电连接，由跟机距离位置处的数个液压支架同时直行喷雾作业，通过液压支架控制器控制电磁驱动器，进而驱动喷雾阀打开，在设定时间内对煤机进行喷雾降尘作业。

本实施例中，为了提高射频放射器发射定位信号覆盖性，所述射频发射器天线为全向高增益天线。

本实施例中，所述煤机还设有红外线发射器，液压支架上的控制器接收该红外线发射器发射信号。煤机射频发射器调试时，通过红外和液压支架控制器通信，由此调节射频发射器无线发射功率、发送时间间隔等参数设定。

本实施例中，所述射频发射器为功率自动调整射频发射器，射频发射器根据控制器反馈信号，自动调节其发射功率，保证每一次发射，同时由1-3个液压支架控制器接收到即可。

一种应用该喷雾系统的喷雾方法，包括以下步骤：

(1)、射频发射器按设定时间间隔及功率向外发射定位信号；

(2)、液压支架控制器实时接收射频发射器发射的定位信号，在同一时间间隔内，所有接收到定位信号的控制器，统计各自接收定位信号次数及强度，并将该时间间隔内统计的数据分别实时上报给服务器；

(3)、服务器接收到各个液压支架控制器实时的上报数据，对该上报数据比较分析，根据射频发射信号接收强度及次数均和射频距离油管，根据射频距离越近，定位信号接收越强、接收次数越多原理，对同一时间间隔内各个控制器的上报数据比较分析，判断出该时间间隔内哪个控制器的接收信号最强、接收次数最多，即可判定此时煤机距离该控制器距离最近，即煤机和该控制器对应支架距离最近，即用接收信号最强、次数最多原则最终确定该时段煤机相对于液压支架位置，比如，一时间间隔内，服务器接收到三个控制器的上报信号数据，即服务器接收到三组上报数据，服务器将该三组上报信号数据次数及大小进行比较，得到次数最大、强度最强的一组数据，例如第三组数据最强、次数最大，根据距离越近信号越强、且接收信号次数必然也最多的原理，判断出该组数据对应的控制器即为最接近煤机的控制器，进而得出煤机相对于液压支架的位置，假如第三组型号数据的控制器对应50#液压支架，则该50#支架位置即为煤机在该时间间隔时段所在的位置。同时，服务器根据该时段煤机位置和上一时段煤机位置，判断出煤机运行方向，服务器将煤机位置及运行方向信息下发给所有液压支架的控制器；

(4)、在服务器或支架控制器设定跟机喷雾的启动方向，根据煤矿巷道内风向，选定跟机喷雾的启动方向，根据巷道内风速在服务器或液压支架控制器上设定跟机喷雾距离、该跟机距离位置处进行喷雾作业液压支架的数量及喷雾时间，通过该距离位置处数个液压支架上各自的控制器控制其对应喷雾组件，实施喷雾降尘作业。现就四个实施例说明跟机喷雾逻辑关系：

实施例一和二，如图6、图7所示，巷道内风向即为如图6、7所示的跟机喷雾方向，即该风向由液压支架最小架号向最大架号方向，无论煤机运行方向和风向相同(图6所示)，还是煤机运行方向和风向相反(图7所示)，煤机采煤过程中，风对煤尘的影响都会由液压支架最小架号向最大架号方向，在风作用下，煤尘会由当前位置向最大架号方向飘散，此时，跟机喷雾启动方向选定为煤机位置前，也就是在煤机的下风口跟机喷雾，根据风力、风速大小，设定喷雾距离，也就是距离煤机多远进行喷雾作业，同时设定该喷雾距离位置开始进行喷雾的液压支架数量和喷雾时间。

实施例三和四，如图8、9所示，巷道内风向即为如图8、9所示的跟机喷雾方向，即该风向由液压支架最大架号向最小架号方向，无论煤机运行方向和风向相同(图8所示)，还是煤机运行方向和风向相反(图9所示)，煤机采煤过程中，风对煤尘的影响都会由液压支架最大架号向最小架号方向，也就是在风作用下，煤尘会由当前位置向最小架号方向飘散，此时，跟机喷雾启动方向选定为煤机位置后，也就是在煤机的下风口跟机喷雾，根据风力、风速大小，设定喷雾距离，也就是距离煤机多远进行喷雾作业，同时设定该喷雾距离位置开始进行喷雾的液压支架数量和喷雾时间。

本实施例中，在步骤(2)和(3)间，还包括步骤(2.5)：同一时间间隔内，所有接收到定位信号的控制器，对各自接收的定位信号次数以及强度进行统计后，实时反馈给射频发射器，射频发射器接收该反馈信息，射频发射器根据反馈信息调整其发射功率，例如，如果同一时间间隔内，5个液压支架控制器同时接收到的定位信号，则射频发射器降低其发射功率，在煤机工作运行状态下，控制器较长时间内没有接收到任何定位信号，则说明射频发射器功率太小，提高功率即可，本实施例中，保证每一发射时刻其发射的定位信号同时由1－3个控制器接收。

本实施例中，所述液压支架控制器数据处理流程为；

第一步：该控制器首先判断是否接收到射频反射器的定位信号；

第二步：该控制器对一定时间间隔内所接收的定位信号的次数以及强度进行统计，并将该统计数据实时上报给服务器；同时，该控制器将该统计数据信息反馈给射频发射器；说明：该时间间隔即为射频发射器发射定位信号的时间间隔；

第三步：该控制器数据清零处理，然后返回该控制器数据处理流程中的第一步。

本实施例中，所述射频发射器数据处理流程为：

第一步：射频发射器按设定的时间间隔发射无线定位信号；

第二步：实时接收控制器对其一定时间间隔内所接收定位信号次数以及强度统计的反馈信号；说明：该时间间隔即为射频发射器发射定位信号的时间间隔；

第三步：射频发射器对同一时间间隔内接收到定位信号控制器数量进行统计；

第四步：射频发射器根据反馈信号及数量统计数据对其发射功率作出相应调整，保证下一发射时刻射频发射器发射的定位信号同时由1－3个控制器接收。

本实施例中，所述服务器数据处理流程为；

第一步；判断是否接受到液压支架控制器的上报数据，若在较长时间内没有接收到上报数据，表明采煤机为停止状态；若接收到该上报数据，服务器对该上报信号数据进行储存；

第二步：服务器判断该上报数据是否达到其设定的信号判定阈值，服务器事先对接收信号强度设定了判定阈值范围，例如，本应用中，该判定阈值范围设定为-100dbm～-20dbm，当服务器接收到的上报数据在该判定阈值范围外时，则返回其第一步流程操作；当接收信号强度在该判定阈值范围内，服务器对该信号进行分析、比较，即服务器对接收到的、同一时间间隔内且在判定阈值内的所有上报数据分析比较，查找出该时间间隔内接收次数最多、且发射功率最强的数据，提供该最强数据控制器所对应液压支架即为该时段煤机相对液压支架的具体位置；说明：该时间间隔即为射频发射器发射定位信号的时间间隔；

第三步；服务器根据当前时间间隔内接收的同步信号数据及上一时间间隔内接收的同步信号数据，判断出该两个时段煤机各自对应液压支架的位置，并根据该位置信息判断是否符合煤机位置移动的评判条件，本实施例中，煤机移动评判条件为：相邻两个时间间隔煤机对应位置间隔不超过三个液压支架距离时，服务器对煤机行驶方向做出判断，进入第四步操作流程；若该相邻两个时间间隔煤机所在位置间距离超过了三个液压支架距离，则此时服务器对煤机移动方向不做出判断，服务器返回第二步操作；

第四步：服务器根据当前时段煤机位置及上一时段煤机位置判断煤机是停止状态还是运行状态，并判断出其移动方向；

第五步：服务器将煤机位置及移动方向信号下发给液压支架上的控制器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。